首度描绘一颗系外行星内部构造,半边地表可能被火山覆盖

以目前技术来说,想分析一颗系外行星的大气已经相当困难了,更谈不上更深入搭建系外行星的内部构造。不过最近有科学家首利用计算机模拟发现,LHS 3844b这颗系外行星的内部物质流动方向与地球完全不同,是从星球一侧流向另一侧,可能因此导致该行星有半边地表被火山覆盖。

虽然科学家迄今已发现数千颗系外行星,但对它们是否有大气、水或其他任何适合居住的可能性都相当茫然,大多时候我们只知道它们有多大、离它们的母恒星有多远。

若未来能证实某颗系外行星存在大气,几乎可以放鞭炮庆祝这件事;而除了大气,系外行星的内部构造运动更是神秘,如果有天能确切描绘出系外行星的内部与地表结构,全球科学界应该能举国同庆。

而最近,瑞士伯恩大学团队与NCCR PlanetS研究机构,似乎第一次找到了可能具有内部构造活动证据的系外行星。

该行星名为LHS 3844b,2018年经由NASA凌日系外行星巡天卫星(TESS)发现,绕着M型红矮星LHS 3844旋转,公转周期仅11小时,半径是地球半径的1.32倍,质量是地球的2.25倍;目前探测也表明LHS 3844b可能没有大气,地表反照率低,说明其表面可能类似于月球或水星表面。

LHS 3844b也和大多数极靠近母恒星的系外行星一样被“潮汐锁定”,即行星永远以同一侧面对恒星,向阳面高达770℃,背阳面则低于零下250℃。

对此伯恩大学天文学家Tobias Meier认为,这种剧烈温差可能会影响行星内部的物质流动,为检验他们的理论,研究人员根据不同强度的材料与内部热源(如:来自行星核心的热量或放射性元素的衰变)进行计算机模拟,发现了惊人的结果:该颗行星只有一侧内部物质是向上流动,而另一侧物质只会向下流动,也就是说物质从一侧半球流向另一侧半球。

更奇怪的是,一般我们主动向阳面应该是物质向上流动的一侧,然而模拟结果说明LHS 3844b物质流动方向完全相反,被恒星加热的一面内部物质反而向下俯冲,寒冷的背阳面内部物质才是往地表流动,研究人员推测可能是材料受热后黏性较小,因此更容易流向行星内部。

很明显,LHS 3844b内部构造工作方式与地球完全不同,根据模拟结果,LHS 3844b很可能呈现一边半球被火山覆盖、另一边则几乎没有火山活动的情景。未来若对LHS 3844b进行更详细观察,例如更高分辨率的地表温度图,或许能揭开火山喷发的气体成分。

新论文发布在《天文物理期刊通信》(Astrophysical Journal Letters)。

(首图来源:Thibaut Roger/伯恩大学)